OCDS?? Vous avez dit OCDS?? Comme c est étrange! Le domaine thématique Outils de Conception Développement Systèmes du Pôle

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1 OCDS?? Vous avez dit OCDS?? Comme c est étrange! Le domaine thématique Outils de Conception Développement Systèmes du Pôle 1

2 OCDS dans le Plan stratégique du pôle SYSTEMATIC 2

3 GT OCDS :Des outils et méthodologies d aide à la conception et développement au service des métiers Télécoms imagerie et multimédia Sécurité Ville durable Climatologie, risques et ressources naturelles Développement d outils génériques en support aux méthodologies de modélisation, pour les systèmes tout au long du cycle de vie Santé, Biologie, Médecine, Pharma Auto & Transp. Energie Pétrole Aéro&Spatial 3

4 OCDS en chiffres! G G 144/458 projets lancés 850 M /2,4 Milliard coûts R&D 320 M /826 M aide publique (Statistiques : Fin 2014) Labs 85/142 68/157 VCs & Business Angels 0/22 PME s/eti 282 partenaires, des laboratoires innovants, des techno- providers de 1 er plan, des end- users leaders du marché 117/465 7/20 4

5 Résultats du GT OCDS : R&D 414 M Aide 152 M 5 créations de startup Plus de 330 emplois créés 87 projets terminés sur 144 Plus de 4 Brevets 28 dépôts Plus de 111 Articles scientifiques L efficacité du travail collaboratif! 5

6 Le Moteur d Innovation: feedback de 2011 OPEN HPC UN1 CONCEPT Création de Start ups FAME2 TERAOPS Création de Laboratoires EXASCALE Computing research Lab (INTEL-CEA-UVSQ-GENCI) Laboratoire Extreme Computing (BULL-CEA) TERA 100 Premier supercalculateur pétaflopique, Bull-CEA Des ruptures technologiques indispensables! 6

7 Les 34 plans de la Nouvelle France Industrielle 7

8 La Roadmap OCDS: un challenge, la maîtrise des risques de développement "Data analytics" 3 Relever les challenges liés aux "déluges" de données (traitements, extractions, analyses) 4 HPC - Calculateurs hautes performances Modélisation /Simulation systèmes Les champions de la simulation au service de l optimisation multi-disciplinaire INGÉNIERIE DES SYSTÈMES 1 2 Ingénierie des Systèmes Embarqués Les rois d un embarqué plus complexe, validé, plus fiable, communiquant, en maîtrisant les coûts Une Approche globale: Développement de briques Technologiques 8

9 L évolution de la Roadmap OCDS : De la brique technologique vers une approche système Interaction avec l environnement Prise en compte des modifications de l environnement Une vision système Environnement évolutif Adaptations induites Briques Logicielles Transverses HPC Temps réel /Temps contraint Probabilités /Incertitudes Standardisation /certification Des Challenges passionnants à relever 9

10 1 Les grands axes de la roadmap Modélisation et Simulation La maitrise des risques de développement se fera par un emploi intensif de simulation dont la maîtrise permettra de réduire significativement les développements et essais physiques pour valider avant mise en production effective La prise en compte de notions probabilistes et aléatoires, des incertitudes, l Optimisation Multi Disciplinaire, le développement du HPC sont des sujets stratégiques Le développement de produits et services s appuiera sur un certain nombre de technologies organisées dans une architecture la plus standardisée possible La communication dans les systèmes embarqués devient déterminante La sécurisation se concentrera sur la protection des données et deviendra de plus en plus un différenciant Le «déluge de données» généré exige des moyens de traitement, sauvegarde et garantie d intégrité, une efficacité dans le passage à l échelle Les contraintes de certification et la généralisation de la réutilisation de pièces, systèmes, logiciels ou services, renforcent le besoin d une gestion de configuration à la fois ouverte, rigoureuse, et conviviale. 10

11 1 Modélisation & Gestion Multi-Modèles: élément clé pour l analyse des systèmes complexes au XXIème siècle CAD Models Drawings Physics-Based Models Software Models Conceptual Models Structural Models Mathematical Models Constructive Models 11

12 1 Un effort et des résultats continus grâce à un soutien constant L Usine du Futur OLDP USINE NUMERIQUE 2 USINE NUMERIQUE 1 Projet en gestation Projet en cours Produit en introduction sur le marché «Proof of concept» L efficacité du soutien dans la durée! 12

13 1 Le PLM dans l organisation et les processus industriels De très nombreux acteurs impliqués AFIS IEEE SAE MANUFUTURE Knowledge Ingénierie système, Definition Manufacturing Testing, MRO, Démantèlement Clusters GIFAS ASD GALIA Organisation de l Enterprise Entreprise étendue Project management ERP, qualité IT PLM (Virtual product) Données produits & Management de la configuration ASSOCIATIONS PLM lab Think tank PLM AFNET MICADO FPDMUG NAFEMS Standards AFNOR ISO PROSTEP PDES JT OMG OASIS FInES 13

14 1 Un challenge : l interopérabilité Au travers du réseau des partenaires Au travers des fonctions du business Customer Integrated Vehicle Health Mgmt Integrated Modelling Design Manufacture Support Disposal Le long du cycle de vie Supplier Supplier Infrastructure Current IT Systems New IT Systems 2012 EADS Proprietary Information not to be used, copied or disclosed without prior written permission 14

15 1 Vision pour les filières industrielles Plateformes collaboratives RENFORCEMENT DE LA COMPÉTITIVITÉ DES FILIÈRES INDUSTRIELLES STRATEGIQUES FRANÇAISES Filière Aéronautique BOOSTAEROSPACE/. Filière automobile Autres filières Architecture Standardisée de l industrie manufacturière Cloud Computing Infrastructures, opérateurs, sécurité, qualité de service, business model Plateformes de service 15

16 1 USINE (aéronautique) DU FUTUR : Ambitions technologiques Cellule de production innovante Usine Numérique virtuelle étendue Usine humaine, verte et flexible Usine étendue connectée et pilotée Usine d Assemblage intelligente 16

17 1 Usine du Futur Poste de travail de demain Au sens large, avec réalité augmentée, liens homme robot, poste reconfigurable Modélisation du poste OCDS Conséquences d accessibilité Design for manufacturing PLM étendu, simu de process Spécifications de Contrôle Additive manufacturing Design Technos d assemblage Sens large, nouveaux matériaux Simulation de l assemblage Technos de capture de flux et monitoring Traçabilité, gestion des flux, standards Utilisation, outil logiciel Extension de la gestion des flux à l extérieur de l usine (clients, fournisseurs) Process Suivi de process, modèles prédictifs, stats, instrumentation Maintenance Produits PLM étendu, retour clients Au poste, attractivité Formation amont en RV Formation aval en RA Capture des bases de connaissances Formation 17

18 2 Systèmes embarqués communicants Les systèmes embarqués sont présents dans de plus en plus d objets et de services et sont amenés à communiquer de diverses manières Le caractère communicant remet en cause les techniques actuelles de conception et validation des systèmes embarqués et conduit à de nouveaux défis : sécurité en particulier Les interactions avec le monde physique sont plus complexes 18

19 2 Road-map systèmes embarqués thèmes de recherche et développement : Principes architecturaux, modèles de programmation, passage à l échelle Ingénierie, méthodes et outils de conception, vérification, validation Architectures de calcul, algorithmes et bibliothèques, gestion de l énergie/ressources Interfaces et communication 19

20 2 1 - Architecture des systèmes Contexte Défis Systèmes distribués/répartis, tolérance aux pannes, redondance. Parallélisme/concurrence Architectures flots de données, orientées contrôle, orientées services Evolution des principes de ségrégation/partitionnement; support de la certification incrémentale Reconfiguration, dynamicité, évolutivité, adaptativité des systèmes critiques; dégradation contrôlée Grands systèmes logiciels multi-niveaux, systèmes répartis multi-échelles Architectures hétérogènes (orientées flots de données, contrôle, services) Exploitation de la virtualisation pour les systèmes critiques 20

21 2 Contexte Défis 2 - Ingénierie, méthodes et outils Ingénierie des exigences, modélisation des propriétés fonctionnelles et non fonctionnelles Analyse, approches formelles en ingénierie (analyses statiques, preuves formelles, vérification, génération automatique de tests, analyse pour diagnostic) IVVQ (Intégration, Vérification, Validation, Qualification), certification Incertitudes dans les comportements : ordonnancement probabiliste Approches par contrats Exploration de l espace de conception Evolution des règles et pratiques de certification Simulation hybride discret-continu Modèles et outils spécifiques pour traiter conjointement sécurité et sûreté de fonctionnement 21

22 2 Contexte Défis 3 - Architectures de calcul et algorithmes De l algorithme à son exécution sur la machine cible Algorithmes de traitement des données intensives Modèles et langages de programmation, parallélisation, distribution et placement Compilateurs, bibliothèques, exécutifs, systèmes d exploitation, hyperviseurs Architectures matérielles cibles, multicoeurs ou manycores, homogènes ou hétérogènes Propriétés opérationnelles de temps d exécution, énergie, puissance, tolérance aux pannes et résistance au vieillissement Adéquation algorithmes architectures de calcul Garantie des propriétés opérationnelles Estimation exacte ou approchée des temps de réponse Gestion de l énergie, plus généralement gestion dynamique des ressources au niveau applicatif Mécanismes d auto-surveillance et de reconfiguration inspirés des systèmes d information (autonomic computing) Exploitation au niveau applicatif des mécanismes de bas niveau Tolérance aux SEU (Single Event Upset) et au vieillissement avec dégradation contrôlée (graceful dégradation) Nouvelles techniques formelles, et leur adoption par l industrie 22

23 2 Contexte Défis 4 - Interfaces et communication Les objets intelligents dont les Systèmes Embarqués Connectés (SEC) font partie intégrante du Web des Objets Nouvelles technologies (RCSF, Réseaux Communicants Sans Fils), nouveaux standards et nouveaux usages Généralement Maîtrise de l ubiquité, de la transparence et de la mobilité généralisée des utilisateurs et des services tout en relevant les enjeux de sûreté de fonctionnement et de sécurité Passage à l échelle (plusieurs milliards d objets communicants tels que capteurs/actionneurs, tags RFID et leurs évolutions) Interfaces Homme-Machine : multiplicité des terminaux, multiplicité des applications, environnement multi-utilisateurs Plus spécifiquement RFID : expansion de leur nombre et de leur capacité: impact sur les architectures logicielles Réseaux de capteurs/actionneurs et protocoles convenables aux RCSF : optimisation d énergie, reconfigurabilité, qualité de service 23

24 2 Les 34 plans de la Nouvelle France Industrielle : Logiciel et Systèmes Embarqués Fédérer les acteurs publics et privés même objectif de développement, d industrialisation et de commercialisation de produits et services innovants en assurant une maîtrise industrielle de capacités technologiques clés en France, dans le secteur de l Embarqué. Maîtriser les capacités industrielles critiques Plateformes d exécution sûres et sécuritaires Systèmes embarqués multicœurs déterministes Simulation des systèmes cyber-physiques COHERENCE roadmap OCDS 24

25 3 La roadmap Analyse de données, Big Data La sécurisation se concentrera sur la protection des données et deviendra de plus en plus un différenciant SEISME ET TSUNAMI DE SUMATRA 26 décembre 2004 / CEA Tsunami de Sumatra 2004 Le «déluge de données» généré exige des moyens de traitement, sauvegarde et garantie d intégrité, une efficacité dans le passage à l échelle Les contraintes de certification et la généralisation de la réutilisation de pièces, systèmes, logiciels ou services, renforcent le besoin d une gestion de configuration à la fois ouverte, rigoureuse, et conviviale. CEA 25

26 4 Le HPC une rupture technologique au cœur de l informatique scientifique Des ruptures économiques et technologiques Des challenges technologiques Des opportunités économiques Une dynamique forte 26

27 4 Les challenges Les progrès des moyens de simulation permettent d améliorer la représentativité des résultats. L augmentation des moyens de calcul repousse les frontières de la simulation Des moyens de calculs plus importants permettent d explorer de manière plus exhaustive les choix technologiques potentiels et de mieux appréhender les compromis et les marges des designs. Les outils de simulation doivent être utilisés de manière transparente pour les ingénieurs de conception, être efficace sur les architectures des ordinateurs futurs et être intégrés aux processus multi-niveaux et multidisciplinaires de conception de systèmes complexes. Leur mise en œuvre sur des ordinateurs de puissance très largement augmentée nécessite de se doter d outils d aide à l analyse et d aide à la décision. 27

28 4 Le plan n 31 de la Nouvelle France Industrielle : Supercalculateurs (et simulation) faire émerger de grands projets structurants permettant d accélérer la mutation de l industrie, proposer des initiatives et des structures spécifiques pour la diffusion, la promotion et la formation, favoriser une dynamique en liaison avec les initiatives régionales et locales, assurer la cohérence avec les programmes européens Un maitre mot : COHERENCE roadmap OCDS / HPC avec le Plan NFI n 31 Actions visant à maîtriser les technologies critiques Action 1 Nouvelle génération de supercalculateurs exaflopiques Action 2 Nouvelles architectures matériel logiciel Action 3 Nouvelle génération de logiciels Initiatives sectorielles Action 4 Santé Action 5 Systèmes urbains Action 6 Technologies numériques pour le végétal Action 7 Matériaux Action 8 Industries manufacturières et énergie Action 9 Multimédia Action visant à permettre la diffusion la plus large de la simulation vers les PME et ETI Action 10 Diffusion dans le tissu industriel Action de formation Action 11 Formation 28

29 4 Roadmap HPC Approche système Langage de description, génération de code Algorithmique parallèle Méthodes numériques, Robustesse, Tolérance aux pannes, Gestion énergétique Méthodes d analyse et d exploitation de données Environnement SaaS - Plateformes de service 29

30 Une exigence : «collaborer» / «se coordonner» avec l IRT SystemX Au vu du taux de recouvrement des roadmap et des acteurs! 30

31 En synthèse : des briques majeures pour OCDS! Approche globale Système Interaction avec l environnement, prise en compte des modifications de l environnement Multi-X : paradigme, physique, échelle Chaîne complète : produit, commande-processus, embarqué, technico-opérationnel, environnement Généralisation du Parallélisme et Maitrise des nouvelles architectures Architecture Multicore-GPU-Architecture hybride Passage à l échelle Algorithmique parallèle : méthodes numériques, robustesse, tolérance aux pannes, gestion énergétique Approche système : langage de modélisation, génération de code Systèmes Embarqués Communicants Parallélisme multicore, manycore Contraintes temporelles Contraintes énergetiques Incertitudes dans les comportements, probabilités à la spécification Dynamicité, évolutivité, adaptativité Ségrégation/isolation/partitionnement/multi-criticité Communications fortement et non fortement couplées Certification, qualification Modélisation et simulation Modélisation physique et simulation pour la conception des systèmes complexes Modélisation et simulation des systèmes complexes dans leur environnement Modélisation et simulation des procédés de fabrication Simulation multi-échelle Optimisation Maitrise des risques par la gestion des incertitudes Réduction de modèles Utilisation efficace du HPC pour la conception Outil pour la conception collaborative Aide à la décision, visualisation PLM, Gestion du Cycle de Vie Usine du Futur BIG DATA : Grandes masses de données Modélisation par les données Analyse, fouille de données Aide à la décision, visualisation Maintenance prédictive Sûreté & Sécurité 31

32 Questions?? 32

33 Plusieurs MoU : Cesames / Nafems /Teratec 33

34 Principaux évènements OCDS! Laval Virtual 2015 du 8 au 13 Avril Laval : 17 ème salon du virtuel 6th International Conference on Complex Systems Design & Management du 12 au 14 Décembre 2015 à Paris Nafems World Congress 2015 San Diego (Systematic est partenaire avec Nafems via le GT OCDS) Teratec le 23 et 24 Juin Palaiseau (Systematic est partenaire de l évènement via le GT OCDS) : Un stand de 9 mètres carrés accueillera 3 PME du GT OCDS International CAE Conference 2015: Systematic est invité pour la première fois à y participer CUST et le salon du Bourget How Big Data and Analytics are Energising Economic Growth: Accelerating Innovation, Building Trust, Powering Performance - Residence of the British Ambassador, Paris le 19 Mars Participation d Eric Lalardie -ARM- à la table ronde «Exploration of opportunities supported by success stories» Participation de Christian Saguez member du CoPiL OCDS à la table ronde «New service models supported by big data, such as identity validation Participation de Chahinez hamlaoui à la table ronde «Building a trusted transparent relationship with consumers in the Big Data revolution : participants: Richard Law, CEO & Conor Murphy, GB Group plc, H.Boubacar d air Liquide, Mise en avant des sociétés Dataiku, optiflows, Ip Label, Cybeltech. Convention Systemlatic le 26 Mai 2015 au palais Brongniart. AFM : Colloque "Mécanique du Futur : enjeux industriels et défis de la recherche" le 9 Avril 2015.